Новые методы оценки реакции рыб на стресс

Фермерские рыбы подвергаются множеству стрессоров, которые серьёзно влияют на их здоровье и могут привести к преждевременной гибели. Проект COPEWELL был направлен на помощь рыбоводам в решении этой проблемы путём разработки методов, позволяющих лучше понять, как рыбы воспринимают окружающую среду.

Проект ЕС COPEWELL («Новый интегративный подход к изучению благополучия рыб на основе концепций аллостаза, оценки и стилей совладания») был завершён в декабре 2015 года, хотя команда планирует публиковать статьи и в 2016 году. Их главная цель — лучше понять физиологию, биологию и поведение рыб, лежащие в их основе механизмы и то, как формируются стили совладания, — была в значительной степени достигнута.

Почему важно знать, как рыбы воспринимают мир?

Потому что в этом и заключается их благополучие! Мы хотим изучать качество жизни с точки зрения рыбы. Был ли это приятный опыт или нет? Насколько он был хорош или плох? Споры о том, обладают ли рыбы сознательным опытом, продолжаются, и это то, что мы хотели исследовать.

Какой методологии вы придерживались?

Задача состояла в разработке методов, способных дать ответы на наши вопросы. Для выращиваемых видов требовались экспериментальные установки значительных размеров и количества. Мы разработали несколько методов, используя в качестве модельного организма мелких рыбок данио-рерио, а затем масштабировали некоторые из этих методов для европейского лаврака, золотистого спара и атлантического лосося.

Пример метода, использованного в COPEWELL, — Тест на условное предпочтение места. Рыб подвергали вознаграждающим или отталкивающим условиям в разных зонах аквариума, помеченных разными фоновыми узорами. Если рыбы воспринимали условия как негативные, они позже ассоциировали этот узор с неприятным опытом и избегали данной зоны, демонстрируя свой субъективный опыт. Противоположное происходило при позитивном опыте. Помимо поведения, мы также изучали экспрессию генов так называемых немедленных ранних генов и моноаминов в мозге, чтобы понять, какие его области были затронуты.

Почему исследование было расширено на разные виды?

Важно понимать, что рыба — это не просто рыба. В мире существует около 30 000 видов рыб, и различия между ними, вероятно, больше, чем между летучей мышью и слоном. Сравнивать лосося и лаврака — всё равно что сравнивать тигра и собаку или свинью и лошадь. Даже внутри одного вида мы обнаружили разные стили совладания или «личности»: рыбы вели себя по-разному и имели разные нейрофизиологические и геномные реакции на один и тот же опыт.

Что вы узнали о последствиях плохого благополучия рыб?

Во многих экспериментах мы видели, что рыбы обладают замечательной способностью адаптироваться к стрессовым условиям, пока могут справляться с данными вызовами. Ключевой концепцией проекта стал аллостаз как альтернатива старой модели гомеостаза.

Вместо условий с минимальным количеством стрессоров, рыб следует подвергать стрессорам, с которыми они могут успешно справиться. Мозг будет вознаграждать успешное поведение, и именно такое вознаграждение создаёт приятные переживания и хорошее благополучие. Конечно, ресурсы всех организмов ограничены: слишком много вызовов и стрессоров приведёт к износу тела и, в конечном итоге, к сбою общей физиологической функции.

Каковы другие важные результаты проекта?

В проекте COPEWELL мы, возможно, впервые в аквакультуре изучили, как опыт ранней жизни влияет на последующее развитие, поведение, нейрохимию мозга и стрессовые реакции. Мы показали, что можем изменить реакцию рыб на стрессоры, создавая предсказуемые условия.

Согласно модели аллостаза, рыба (или человек) регулирует функции организма в соответствии с прогнозируемыми потребностями. Если условия предсказуемы — то есть рыба уже сталкивалась с подобной ситуацией и может оценить, что её ждёт, — она даст более адекватные стрессовые реакции вместо чрезмерной реакции на стимулы и траты лишних ресурсов на преодоление стресса.

Наконец, мы лучше понимаем лежащие в основе механизмы работы мозга, но здесь большая часть карты всё ещё остаётся пустой. Мы всё ещё находимся на ранних стадиях нейробиологии рыбьего мозга.

Как аквакультура может использовать ваши выводы?

Стресс от манипуляций — одна из основных причин смертности у фермерских рыб. Если мы обучим рыб лучше справляться со стрессорами, такими как скученность или перекачка, это должно привести к повышению выживаемости и улучшению роста. Рыбам тоже нужны тренировка и обучение!

Наши результаты показали, что у рыб есть разные стили совладания и «личности», которые в большей или меньшей степени подходят для условий аквакультуры. Это следует дополнительно изучить и внедрить в программы разведения.

Каковы дальнейшие планы после завершения проекта?

На данный момент мы опубликовали 25 статей, связанных с проектом, и более 20 статей находятся в работе. Мы надеемся, что большинство из них будут приняты. Также стоит отметить, что четыре аспиранта уже защитили диссертации, а ещё несколько завершат работу в этом году.